立方氮化硼刀具加工钢和铸铁时的磨损形态及原因

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立方氮化硼刀具加工钢和铸铁时的磨损形态及原因

立方氮化硼刀具在切下金属切屑的同时，其本身也要发生损坏。刀具损坏刀一定程度就要换刀或换刃才能正常切削。刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。由于立方氮化硼刀具高温性能好，其耐磨性高于硬质合金刀具，刀具磨损后，加工精度降低，加工表面粗糙度增大，切削力和切削温度增加，甚至产生振动，不能正常切削。至于刀具破损，除发生微小的崩刃外，根本不能进行切削，因此刀具磨损和破损直接影响加工效率、质量与成本。立方氮化硼刀具的磨损规律与硬质合金刀具的基本相同，磨损速度也是随切削速度的提高、进给量与切削温度的增加而加快，而以切削速度影响最大。从加工钢和铸铁的磨损过程可知，其磨损过程分为初期、正常与剧烈磨损三个阶段。当磨损量增加时，刀刃上常伴有微崩刃并且逐渐加大成较小的破损。

立方氮化硼刀具连续切削时，其破损原因主要是磨损，所以应根据加工方法和加工要求，确定合理的磨损耐用度。由于陶瓷刀具具有良好的高温性能，最适合于高速切削，因而确定陶瓷刀具磨损耐用度时应充分考虑其优越性；同时陶瓷刀具适用于机夹可转位刀片，换刀比较方便。对于要求严格保证精度与粗糙度的加工以及强制换刀的加工，应根据具体要求来确定磨损耐用度。

立方氮化硼刀具断续切削时，刀具损坏的主要形式是破损。刀具的破损有早期和后期两种。早期破损是切削刚开始或短时间切削后即发生的破损。这时，前、后刀面尚未产生明显的磨损。切削高硬材料或者断续切削时，最常出现这种破损。后期破损是在加工一定时间之后，刀具材料因疲劳而引起的破损。

立方氮化硼刀具加工钢和铸铁时的磨损形态

（1）前、后刀面磨损。前刀面磨成台阶（加工铸铁）或月牙洼（加工钢）后刀面磨成棱面；
（2）边界磨损，加工铸铁时比较常见；
（3）微崩刃，是一种形态的刀具破损，但其大小在磨损限度以内时，刀具仍可继续切削。立方氮化硼刀具连续切削钢件时，磨损的主要原因是伴随有微崩刃的磨料磨损以及粘结磨损，切削铸铁则主要是磨料磨损与微崩刃，而化学反应与扩散作用则加速刀具的磨损。


立方氮化硼刀具脆性破损的形态

1.崩刃

这是立方氮化硼刀具连续切削或断续切削钢和铸铁时，最常见的一种早期破损形态。它是在切削刃上产生的小缺口，刀刃上几个小缺口或被崩掉一小块。一般缺口尺寸与进给量相当或者稍大一些。微崩刃的刀具在允许的磨损限度内还能继续切削。

2.剥落

端铣钢和铸铁时，在前刀面上最常出现贝壳状的剥落。立方氮化硼刀具端铣淬硬钢（HRC58-65）时，前刀面上产生的较大面积的贝壳状剥落，出现此类磨损，可通过提高切削速度、降低进给量、使用有负倒棱，刃口经过钝化处理的刀片。

3.碎断

在切削刃上发生小块碎裂或大块断裂，而不能继续正常切削。立方氮化硼刀具连续切削高硬材料或者断续切削时常常发生这种破损，车削淬硬钢时，由于切削速度太高在刀尖处发生小块碎裂，通常还可以重磨修复再使用。立方氮化硼刀具断续车削（40MnNi3CrMo）低合金钢时在刀尖处发生大块断裂，这种情况，刀具不可能再重磨使用。这是由于断续切削时冲击载荷过大、短时间切削后即发生的早期破损，虽然切削条件适当，但切削较长时间后，没有及时换刀，由于刀具材料疲劳就发生了这种大块的断裂。

4.裂纹

立方氮化硼刀具在较长时间的断续切削后，有因机械冲击而引起的平行于切削刃的机械疲劳裂纹，也有因热冲击而引起的垂直于或倾斜于切削刃的裂纹。当这些裂纹不断扩展合并后，就引起刀刃碎裂或断裂。

立方氮化硼刀具脆性破损的原因

在实际生产中，工件无论其几何形状还是材料的物理机械性能，都远不是规则和均匀的。例如毛坯几何形状不规则、加工余量不均匀、表面硬度不均匀以及工件表面的沟、槽、孔等，所有这一切使切削加工或多或少地总带有断续切削的性质。另有一些加工方法，如端铣，则更是断续切削。在断续切削条件下，必伴随着强烈的机械冲击和热冲击，再加上立方氮化硼刀具硬度高、脆性大，且又属于粉末烧结材料，其组织不匀，分布有众多的缺陷和空隙。因此，很容易引起刀具破损，特别是早期破损更为常见。破损的主要原因是冲击、机械疲劳和热疲劳。早期破损是在后刀面尚未产生显著磨损时就产生的破损，此时切削刃承受的切削循环次数很少，机械疲劳和热疲劳不是主要矛盾，是机械冲击造成的应力超过了刀具材料许可的强度，致使发生了脆性断裂。

立方氮化硼刀具耐用度及耐磨性较硬质合金刀具、陶瓷刀具高些，但是与其他刀具一样，经过长时间的使用难免会出现磨损，用户需要做的就是生产过程中密切注意刀具使用状态，及时更换磨损严重的刀片，可采用郑州博特可转位PCBN立方氮化硼刀片，多个切削刃，加工效率高，节约成本。

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